TWI481483B - 具有線性－旋擺驅動的手工具 - Google Patents

Description

具有線性-旋擺驅動的手工具

本發明係有關根據申請專利範圍第1項的前文之一具有一氣動操作式線性-搖擺驅動之手工具。一諸如此等的手工具係自EP 1028826 B1得知。

發明背景

習知手工具的氣動操作式線性-搖擺驅動係具有一馬達殼體及一配置於馬達殼體中之活塞，其使馬達殼體的兩工作室彼此分離且具有一面朝兩工作室的一者之活塞裙。經由對於馬達殼體之一壓縮空氣供應線路及一滑動閥來控制對於兩工作室之一壓縮空氣供應。壓縮空氣係以使活塞在一方向及另一方向被交替驅動之方式作供應並藉此進行一搖擺來回動作。兩工作室經由馬達殼體中的一排放空氣開口被通風。

活塞藉由一活塞桿驅動一搖擺工具，諸如一鋸刃或一銼製工具。根據EP 1028826 B1，活塞基底係為薄壁狀及拱狀並在其周邊處轉折成一薄壁狀圓柱形套筒藉以使活塞保持小質量，藉此亦使在其搖擺運動期間所將消散之反作用力呈現小的量值。此薄壁式套筒亦在該申請案中稱為活塞裙。活塞基底及用於形成活塞裙的圓柱形套筒係形成一活塞冠，其內部面遠離兩工作室的一者。易言之：在運動方向經過活塞的一剖面係產生一U形橫剖面，其中U的兩腳指向工作室的一者。

儲存在壓縮空氣中的能量終將由此手工具轉換成機械功。為了能夠對於特定維度及特定壓力產生盡量大的力且能夠將產生壓縮空氣相關連的大部份能量轉換成機械能，一般希望確保氣動線性-搖擺驅動具有良好效率。在諸如壓力及流率等固定的氣動條件下，譬如，一連接至線性-搖擺驅動之鋸件的切割動力係隨著效率提高而增加。

相對於此背景，本發明之目的係揭露一手工具，其具有一呈現經改良效率之氣動線性-搖擺驅動。

以一具有申請專利範圍第1項的特徵化特性之上述類型的手工具來解決此目的。

本發明係基於下列理解，薄壁狀活塞裙在壓縮空氣的力量下呈徑向地擴大，其導致活塞與馬達殼體之間的環狀間隙之一經改良密封。密封愈好，兩工作室之間的壓力差愈大且因此所產生的動力亦然。藉由本發明係在活塞的一往前及一往後運動中達成經改良的密封。利用此方式特別在活塞桿的兩運動方向皆產生相同的動力。

從申請專利範圍附屬項、描述及附圖係產生進一步的優點。

請瞭解將於下文說明的上述特性不僅可以各別指定組合使用，亦可以其他組合使用或單獨使用，而不脫離本發明的範圍。

圖式簡單說明

圖式將顯示且下文將更詳細地描述本發明的一示範性實施例，圖中：第1圖顯示根據本發明之一手工具的一示範性實施例；及第2a-2e圖顯示作為此手工具的一組件之一雙重活塞的替代性實施例。

較佳實施例之詳細說明

第1圖顯示一手工具10，手工具10具有一握柄體部12及一活塞桿14，其沿著握柄體部12中的一軸線16被可移式安裝。

活塞桿14剛性連接至一活塞17，其在朝向軸線16的方向被可移式安裝於握柄體部12內側的一馬達殼體18中並可移式分離馬達殼體18的一第一工作室20與一第二工作室22。被分別考量之兩工作室20、22的各者係交替地充填有壓縮空氣及排氣，其中兩工作室20、22係彼此交替。

第一工作室20的一充填係在活塞16上生成一所導致的壓力力量，藉以使活塞桿14被驅出握柄體部12外。另一方面，藉由壓縮空氣對於第二室22之一充填，活塞桿14則被拉引至握柄體部內。馬達殼體18─連同在壓縮空氣影響下來回移動的活塞17、及與其剛性耦合之活塞桿14─係藉此代表一線性-搖擺驅動。背離握柄體部12之活塞桿14的端24係用來附接一諸如刮件、鑿件、鋸刃、刀件或銼件等工具，其中此清單並無排他性。

手工具10具有一壓縮空氣連接器26，其包含一壓縮空氣控制閥28，藉以可控制進入工作室20、22內的一壓縮空氣流。壓縮空氣控制閥28係由未圖示之手工具10的一致動部件所致動，其譬如以一手動操作式膝曲槓桿的形式揭露於EP 1028826中。

壓縮空氣係經由手工具10的壓縮空氣連接器26及馬達殼體18的一壓縮空氣連接器體件30進入馬達殼體18，且經由一第一壓縮空氣通路32流入第一工作室20中或經由一第二壓縮空氣通路34流入第二工作室22中，依據一滑動閥36的位置而定。在滑動閥36的顯示位置中，壓縮空氣係經由第一壓縮空氣通路32流入第一工作室10內且驅動活塞17朝向左方。活塞17行經一排放空氣開口38進入馬達殼體18內，其代表一朝向手工具10外部外側之排放空氣橫剖面。

經由一排放空氣開口38以及一在圖面外譬如於背離搖擺工具之手工具一側上通往外部之排放空氣通路，而使馬達殼體18的工作室20、22發生通風。第1圖所示的實施例中，利用添加或取代方式，經由排放空氣開口38以及一在圖面外於面對搖擺工具的手工具側上進入一排放空氣空間40內之排放空氣通路42，而使馬達殼體18的工作室20、22通風。

圖示位置中，前往左方的活塞17只已開啟一朝向排放空氣開口38之排放空氣橫剖面。流入第一工作室20內的壓縮空氣容積係利用此方式增大。結果，藉由滑動閥36被拉引至左方並因此關閉朝向第一工作室20的流橫剖面且經由滑動閥36中的環狀溝槽37開啟一朝向第二工作室22的流橫剖面之方式，使得滑動閥36處的壓力關係改變。

隨後流入第二工作室22內的壓縮空氣係後續驅動活塞17朝向右方。前往右方的活塞17隨後開啟從第二工作室至排放空氣開口38之一排放空氣橫剖面，滑動閥36切換回到其上而充填第一工作室20。

動力式手工具10的特徵係在於活塞17具有一面朝第一工作室20之第一活塞裙44及一面朝第二工作室22之第二活塞裙46。

隨著各別工作室20、22充填有壓縮空氣，各別薄壁狀活塞裙44、46在徑向方向擴大且因此親密接觸於馬達殼體18的內側壁，其形成一用於活塞17的運行及密封表面。此親密接觸係拘限住活塞17與馬達殼體18之間的環狀間隙並因此導致兩工作室之間的一更好密封。從經加壓至經通風工作室在活塞17與馬達殼體18之間流動的壓縮空氣量因此係減小。工作室20、22之間的壓力差因而增大，且空氣損失減小。由於較大壓力差導致一較大數值的所產生壓力，其可供作為工具處的推進力。

每當面對各別活塞裙44、46的工作室充填有壓縮空氣時，即發生改良的密封效應。不同於既有技術，根據本發明的氣動線性-搖擺驅動係除了面朝第一工作室20的第一活塞裙44外亦具有一面對第二工作室22之第二活塞裙46。利用此方式在活塞17的往後及往前運動中皆達成改良的密封效應。因此在壓縮空氣充填第二工作室22的期間，活塞17與馬達殼體18之間係以比既有技術更小的程度發生一空氣流。

一較佳實施例的特徵係在於：活塞裙44、46的一材料橫剖面係小於活塞17的一基底48、49之一材料橫剖面。因此相較於一與活塞基底48、49具有整體相同材料厚度的實施例而言，活塞裙44、46在徑向方向的韌性係增大，而不造成活塞基底48、49的壓阻(pressure resistance)減小。因此整體來說使工作室20、22之間的密封受到進一步改良。

亦較佳藉由令活塞裙44、46在壓縮空氣影響下彈性擴大的方式，使得活塞裙44、46就其材料及維度而言適應於對於手工具10之一壓縮空氣供應的操作壓力。

由於在預期的工作室20、22通風期間擴大作用將會回復，經由彈性擴大係達成理想的改良密封而不必忍受顯著增加的摩擦。

一較佳實施例中，活塞17及馬達殼體18由金屬材料製成。利用此方式可達成具有長服務壽命與高壓阻且因此高效能的動力式手工具10。

另一較佳組態的特徵係在於使活塞17及/或馬達殼體18的一運行表面塗覆有一摩擦降低材料；或使摩擦降低材料嵌入活塞17或馬達殼體18的運行表面之一金屬材料內。藉由這些實施例可降低摩擦，其具有提高效能及減低磨耗的理想結果。

因為在手持式動作工具10操作期間質量力係以此方式受限於對應的低數值，特佳使得金屬材料包含輕金屬、特別是鋁或者由輕金屬、特別是鋁組成。

為了改良抗磨性及因此改良服務壽命，另一較佳實施例的特徵係在於運行表面受到硬塗覆。

在一輕金屬構造方式之一替代方式中，馬達殼體及/或活塞可由鋼組成。鋼製的活塞構造就生產而論更為有利，原因在於活塞裙的細薄材料橫剖面，其對於可擴大性很重要、可被容易且合乎成本效益地生產且由鋼製。一鋼製的實施例中，一經硬化表面係有利於減少磨耗。

亦特佳將馬達殼體18在活塞17運動方向彈性可移式安裝於動力式手工具10的一握柄體部12內側。

此安裝類型係容許馬達18以與活塞17搖擺相反的相位進行一搖擺，其有助於質量力的理想抵銷。

所顯示實施例中的動力手工具10之壓縮空氣連接器26係包含一段50，其組構成為用於馬達殼體18的一壓力連接體件30之一導件，壓力連接體件30被軸向可移動地緊密安裝於其中。

一壓力力量係作用在導件50內之壓力連接體件30的橫剖面上，並對抗一例如配置於排放空氣容積40中之螺旋彈簧等彈性重設元件52的力而使馬達殼體18偏向。工作室20、22內側的壓力力量係疊置於這些力上。這些壓力力量係在與活塞的驅動力相反之方向中驅動馬達殼體18。理想結果中，馬達殼體18及活塞17係以相反相位作移動，其有助於良好的振動抵銷，因此有助於手工具10的整體良好操控。

各活塞裙44、46係與對應的活塞基底形成一活塞冠54、56，所以活塞17具有兩個剛性相互連接的活塞冠54、56，其開啟朝向相對側。

各活塞冠54、56具有一活塞裙54、46形式的一圓柱形側表面，一冠基底48、49，及一與冠基底相對之冠開口。兩冠54、56的冠基底48、49相距彼此具有一固定距離並配置於冠開口之間，所以冠基底54、56開啟於相反方向。

一較佳實施例中，線性-搖擺驅動係具有用於活塞17各端位置之阻尼。第1圖所示的實施例中，由於與活塞17相對的一工作室20、22端處之馬達殼體18具有一對應環狀溝槽58、60而其形成一用於圓柱形活塞裙44、46的容槽之事實，而產生此端位置阻尼。壓縮空氣通路32、34分別終止於一環狀溝槽58、60中。活塞17朝向左方運動期間，第二活塞裙46運行至溝槽60內並阻絕壓縮空氣通路34。一空氣容積利用此方式被馬達殼體18的左端所包圍，其中包封住第二活塞冠56。進一步移往左方之活塞17係壓縮此空氣容積並藉此產生一在活塞17上往右方作用之阻尼力，其使進一步趨向一可能機械端位置的作用被減速。這可類比地適用於第一工作室20之相同功能的結構。

第2a圖顯示經由一間隔件62及活塞止推墊圈64、66且輔以一螺絲68而被螺接至一活塞桿14上的兩活塞冠54、56所構成之一雙重活塞17的組態。由於活塞基底的凸形及薄壁狀設計，其具有一彈性可變直徑。此組態之特徵係在於：活塞直徑不只可在活塞冠開口頂部的區域擴大、亦可在活塞基底的區域擴大，其可額外地改良密封。

第2b圖顯示一雙重活塞17的單一體件替代方式，其中活塞冠54、56係與活塞桿14一起由實心材料產生。

第2c圖同理顯示一雙重活塞17的單一體件替代方式，其中活塞冠54、56係與活塞桿14一起由實心材料產生。此實施例整體而言係比根據第2b圖的實施例更重。一額外差異係在於：兩活塞基底之間的中間空間充填有實心材料，其將加大雙重活塞的慣性質量(inertial mass)。

藉由較密實的實施例，若雙重活塞與活塞桿14被螺接在一起則可以免除活塞止推墊圈。這顯示於第2d圖。

第2e圖顯示被連接至一活塞桿14之一雙重活塞17的一實施例，其中可替代性藉由一螺紋式連接、藉由膠接、藉由一螺紋式連接與膠接的一組合、或藉由一壓入配合來產生該連接。由於壓入配合之強度因素，偏好採用鋼製的雙重活塞之一實施例。

各該等實施例中，相對較薄壁狀且外側受到塗覆之活塞冠係隨著工作室在操作期間充填有壓縮空氣而徑向地脹大，其導致活塞外表面與馬達殼體的運行及密封表面之間環狀間隙的更好密封。這具有改良壓縮空氣對於活塞的能量轉移及壓縮之優點。由於雙重活塞在活塞的兩運動方向皆呈對稱且即便操作許多小時後仍可靠地運作，因此具有此密封製程。

10．．．手工具

12．．．握柄體部

14．．．活塞桿

16．．．握柄體部12中的軸線

17．．．雙重活塞

18．．．馬達殼體

20．．．第一工作室

22．．．第二工作室

24．．．活塞桿14的端

26．．．壓縮空氣連接器

28．．．壓縮空氣控制閥

30．．．壓縮空氣連接器體件

32．．．第一壓縮空氣通路

34．．．第二壓縮空氣通路

36．．．滑動閥

37．．．環狀溝槽

38．．．排放空氣開口

40．．．排放空氣空間

42．．．排放空氣通路

44．．．第一活塞裙

46．．．第二活塞裙

48,49．．．冠基底，活塞基底

50．．．導件

52．．．彈性重設元件

54,56．．．活塞冠

58,60．．．環狀溝槽

62．．．間隔件

64,66．．．活塞止推墊圈

68．．．螺絲

第1圖顯示根據本發明之一手工具的一示範性實施例；及

第2a-2e圖顯示作為此手工具的一組件之一雙重活塞的替代性實施例。

10．．．手工具

12．．．握柄體部

14．．．活塞桿

16．．．握柄體部12中的軸線

17．．．雙重活塞

18．．．馬達殼體

20．．．工作室

22．．．第二工作室

24．．．活塞桿14的端

26．．．壓縮空氣連接器

28．．．壓縮空氣控制閥

30．．．壓縮空氣連接器體件

32．．．第一壓縮空氣通路

34．．．第二壓縮空氣通路

36．．．滑動閥

37．．．環狀溝槽

38．．．排放空氣開口

40．．．排放空氣空間

42．．．排放空氣通路

44．．．第一活塞裙

46．．．第二活塞裙

48,49．．．冠基底，活塞基底

50．．．導件

52．．．彈性重設元件

54,56．．．活塞冠

58,60．．．環狀溝槽

Claims (9)

1. 一種具有一氣動操作式線性-搖擺驅動之手工具，其具有一馬達殼體及一可移動於該馬達殼體內之活塞，其使該馬達殼體的兩工作室彼此分離且具有一指向該等兩工作室的一室之活塞冠，具有一朝向該馬達殼體之壓縮空氣供應線路及一滑動閥，其控制壓縮空氣對於該等兩工作室的一者及另一者之一交替供應，且具有一位於該馬達殼體中之排放空氣開口，其中該活塞及該馬達殼體係由金屬材料製成，且其中該活塞及該馬達殼體之至少一者的一運行表面塗覆有一摩擦降低材料或或其中摩擦降低材料被嵌入該活塞及/或該馬達殼體的該運行表面之一金屬材料中，其特徵在於，該活塞更具有一面朝該等兩工作室的另一室之活塞裙，其中該等活塞冠及活塞裙在其材料及大小上係以一使該等活塞冠及活塞裙在該壓縮空氣影響下彈性擴大之方式適應於手工具的一壓縮空氣供應的操作壓力，且其中該活塞包含多數基底，該等基底在其指向對應工作室之側上具有一可使該活塞之直徑不僅可在該等活塞冠及活塞裙之區域中擴大，亦可在該等活塞基底之區域中擴大的拱形及薄壁狀設計。
2. 如請求項1之手工具，其特徵在於該等活塞冠及活塞裙的一實體橫剖面小於該活塞的該等基底之一實體橫剖面。
3. 如請求項1之手工具，其中該摩擦降低材料被嵌入該活 塞及該馬達殼體之至少一者的運行表面之一金屬材料中。
4. 如請求項1之手工具，其特徵在於該等金屬材料包含一輕金屬。
5. 如請求項4之手工具，其特徵在於利用鋁作為輕金屬。
6. 如請求項1之手工具，其特徵在於該運行表面受到硬塗覆。
7. 如請求項1之手工具，其特徵在於利用鋼作為該金屬材料。
8. 如請求項7之手工具，其特徵在於該活塞具有一經硬化表面。
9. 如請求項1之手工具，其特徵在於該馬達殼體係於該活塞的運動方向被可移式彈性安裝在該手工具的一握柄體部內側。